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視頻標簽：電解池
所屬欄目：高中化學優質課視頻
視頻課題：人教版高二化學選修4第四章第三節《電解池》廣東省優課
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選修4第四章第三節《電解池》教學設計
一、教材分析
電解原理和原電池原理都是電化學的重要基礎理論。電解池研究的是如何借助電能使不能自發進行的氧化還原反應能夠發生，使電能轉化為化學能。本部分內容可分為兩課時，第1課時是電解的原理，第2課時是電解原理的應用。本節課是第1課時，著重“電能如何轉換為化學能”，電解池的基本原理，并與氧化還原反應的原理結合分析各離子的放電順序。 本節課是學生學習原電池知識后的自然延伸，它有助于學生系統學習電化學知識，為后續學習電化學知識在生產生活和科研中的重要作用打好理論基礎。 二、學情分析
在選修4《化學反應原理》第四章第一、二節中，學生已經具有借助氧化還原理論、金屬活動順序和物理學中的電學知識判斷電池正、負極和書寫原電池電極反應的能力。因此，在本節課中，可利用原電池的原理逆向思考自然過渡到電解池的學習中去，并應用氧化還原相關知識拓展和延伸電化學理論。 三、設計思路
這一節課運用三重表征思維方式去設計，讓學生能更清晰地從宏觀、微觀、符號三個角度去理解電解原理，從本質上掌握規律，形成分析電解問題的思維程序。
本節設計上第一部分電解氯化銅溶液的實驗，采用學生實驗驗證、分組討論、師生總結的方法，讓學生感受電能轉化為化學能的科學事實，體驗“科學猜想——實驗驗證——歸納總結——形成理論”的研究過程，增強對電解池工作原理的了解，初步了解離子存在放電順序。第二部分電解氯化鈉溶液的實驗，對比兩個類似組分的產物的不同，進一步認識離子放電順序的規律。最后在小結中提升理論，形成分析電解問題的思維程序。 四、教學目標
（1）通過實驗現象、微觀模型、符號表征的三重表征認識電解池的工作原理。 （2）通過實驗認識離子的放電順序及其本質。 五、教學的重、難點
教學重點：理解電解的工作原理，認識離子的放電順序 教學難點：理解電解的工作原理，認識離子的放電順序
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六、教學過程
環節一：三重表征認識電解池工作原理，初步了解放電順序
【引入】回顧銅與氯氣反應，這是自發的氧化還原反應，氯化銅能自發地反應生成銅和氯氣嗎？
【教師】如何實現氯化銅的分解？ 【學生】電解，外界提供電能。
設計意圖：創設情境，引入課堂。引出不能自發進行的氧化還原反應借助電能能夠發生。
【教師】現在我們就來研究一下對氯化銅的水溶液通電會有什么情況發生。先預測會有什么產物？如何檢驗？
【學生】銅單質和氯氣，顯紅色的物質是銅，氯氣可以通過刺激性氣味和濕潤的淀粉碘化鉀試紙鑒別。
【教師】提醒：①兩電極分開放在培養皿直徑的兩端②用鑷子取用淀粉碘化鉀試紙③仔細觀察實驗現象，填寫學案表格前兩列④實驗時間3分鐘 【學生分組實驗】
裝置圖
電池電極 實驗現象
產物 對應電解池電極
電極反應
正極 負極
【學生】實驗后匯報：實驗現象：有氣體產生，氣體有刺激性氣味并能使濕潤的碘化鉀淀粉試紙變藍；有紅色的固體；產物：氯氣，銅
【教師】與電源正極相連的一極叫陽極，與電源負極相連的一極叫陰極。 【設疑】銅和氯氣兩種產物是如何產生的？
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【思考討論】（在學案上畫圖分析） [思考1]氯化銅溶液中含有哪些微粒? [思考2]在通電時這些離子、電子如何運動？
[思考3]在通電時在陽極和陰極各會發生什么樣的電極反應？如何書寫電極方程式？
【匯報分析】教師在黑板上提供可自由組裝的電解池模型圖，學生到黑板上邊操作模型圖邊回答上面的3個問題，并用模型圖模擬電解池工作時的微粒移動和變化過程，最終得出電極方程式。
【學生展示講解】溶液中的離子有：陽離子：Cu2+、少量H+，陰離子：Cl-、少量OH-，在接通直流電源時，根據同性相斥，異性相吸原理，Cu2+ H+向陰極區移動； Cl- OH-向陽極區移動，Cu2+
向陰極移動得到電子生成Cu單質；Cl—
向陽極移動失去電子生成Cl2。 如何用化學符號來表示各電極發生的反應？ 陰極--- Cu2++2e-=Cu 陽極---
2Cl--2e-=Cl2↑
【教師】播放動畫，展示電解的動態過程。
由以上實驗可以得知，氯化銅生成銅和氯氣是非自發的反應，外加電源之后能實現，這是把電能轉化為化學能的過程，這樣的裝置就是電解池裝置。觀察電解池的構成要素有哪些？ 【小結】電解池相關概念
（1）電解池：將電能轉化成化學能的裝置。 （2）電解池的構成要素：
①電源②兩個電極③電解質④形成閉合回路 （3）電極名稱及判斷：
___e- ___e- _____反應 _____反應
設計意圖：該實驗設計為微型實驗，操作簡便，可減少氯氣產生量、試劑的用量，達到節約環保的目的，同時培養學生的環保意識。這個實驗是教學的重點，引導學生通過觀察實驗現象，感性認識電解時電極表面的變化；利用畫圖和微粒模型、動畫演示分析電解池工作時微粒的移動和變化過程，從微觀角度認識電解池的工作原理；符號表征和幾個概念的小結強
__極 __極 ___離子 ___離子
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化學生對電解池原理的認識，理解電能如何轉換為化學能。
環節二：了解放電順序，形成完整的思維順序
【反思探析】通電時Cl-、OH-都向陽極移動，Cu2+、H+都向陰極移動， 而H+、
OH-沒有反
應，說明同一個電極區，離子存在競爭關系，得電子或失電子有先后順序，即放電順序。 【教師】現在我們換另一種溶液——氯化鈉溶液進行電解實驗，觀察得到什么產物，從而了解這個溶液的放電順序。
【提醒】①使鉛筆芯與溶液的接觸面積最大化②仔細觀察現象，填寫學案前兩列③實驗時間3分鐘。
【學生實驗】電解食鹽水
裝置圖
電池電極 實驗現象
產物 對應電解池電極
電極反應
正極 負極
【學生】實驗后匯報：實驗現象：有氣體產生，氣體有刺激性氣味并能使濕潤的碘化鉀淀粉試紙變藍；有氣泡產生，酚酞變紅；產物：氯氣，氫氣。 【根據實驗結果思考討論】（在學案上畫圖分析） [思考1]氯化鈉溶液中含有哪些微粒? [思考2]在通電時這些離子、電子如何運動？ [思考3]陽離子的放電順序，陰離子的放電順序。
[思考4]在通電時在陽極和陰極各會發生什么樣的電極反應？如何書寫電極方程式？ 【教師】如何解釋酚酞變紅？
【解析】酚酞變紅說明溶液呈堿性，即溶液中c(OH-)>c(H+
)，這是由于氫離子被消耗造成的，說明陰極區氫離子得電子生成氫氣，可以得出，氫離子得放電順序先于鈉離子。
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【教師】根據兩個電解池實驗，分析離子的放電順序由什么決定？ 【分析】
陰極：陽離子得電子，具有氧化性，氧化性越強越先放電 陽極：陰離子失電子，具有還原性，還原性越強越先放電 【歸納整理】 常見離子的放電順序：
1、陽離子放電（得電子）順序：氧化性
Ag+ > Hg2+ > Fe3+ > Cu2+ > H+ （酸）> Pb2+ > Sn2+ > Fe2+ >Zn2+ > H+（水） （鋁以前的金屬不可能在水溶液中被還原） 2、陰離子放電（失電子）順序（惰性電極）：還原性 S2– > I– > Br– > Cl– > OH– (水)> 含氧酸根(NO3－
、SO42– 等)
設計意圖：該實驗設計用鉛筆芯作電極，激發學生學習興趣，提高學生的人文素養；引導學生學以致用。通過對比兩個類似組分的產物的不同，進一步認識離子放電順序的規律。培養學生思維能力，看他們能否聯想到金屬活動順序表中金屬陽離子的氧化性順序，產生認知沖突。
【課堂小結】 1、電解池相關概念
（1）電解池：將電能轉化成化學能的裝置。 （2）電極名稱及判斷：
陰極—連接電源負極—陽離子—得電子—還原反應 陽極—連接電源正極—陰離子—失電子—氧化反應 2、放電順序
3、分析電解池反應的思維程序： （1）溶液中存在哪些離子 （2）通電時離子如何移動 （3）離子放電順序 （4）產物、電極方程式
設計意圖：提升理論，形成分析電解問題的思維程序。
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【課后拓展】
【思維拓展】回顧初三電解水實驗，分析電解的水是否為純水，如果不是可以加什么物質以加快反應的進行。
【解析】可加較難放電的離子，增強導電力，加快實驗。如可加入硫酸、氫氧化鈉、或硫酸鈉等。
設計意圖：拓展遷移，學以致用。
【課堂板書】
電解池 一、電解池工作原理
得e- 失e-
還原反應 氧化反應 二、放電順序
1、陰極：陽離子：氧化性強優先 2、陽極：陰離子：還原性強優先 三、分析電解池反應的思維順序： （1）溶液中存在哪些離子 （2）通電時離子如何移動 （3）離子放電順序 （4）產物、電極方程式
七、參考文獻
[1]姚遠遠，陳凱.基于生活情境和微粒觀實驗表征的“電解池”教學.化學教學.2013.2 [2]姚明站.微型實驗探究《電解池的工作原理》教學設計.化學教學.2007.6 [3]林珊.電解池公開課課例.廣州市第三中學.2014
[4]勞月芬.基于“三重表征”思維方式的化學教學實踐研究——以《電解池（第一課時）》為課例探討.2013
視頻來源：優質課網 www.jjlqy.cn
